KR100188881B1 - 기어제조용 강 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어의 제조시 고능률 가공이나 초정밀가공시 요구되어지는 기계가공성이 우수한 기어제조용 강에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 중량%로 0.25~ 0.55%의 C, 0.35% 이하의 Si, 0.5~1.0%의 Mn, 1% 이하의 Cr, 0.015~0.05%의 S, 0.03% 이하의 P, 0.03% 이하의 Al, 0.05% 이하의 Ti, 0.0005~0.003%의 B 및 나머지는 Fe와 제조시 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 기어제조용 강에 관한 것이다.

Description

기어제조용 강

제1도는 본 발명에 따른 강과 종래 기술에 따른 강의 선삭가공시의 기계가공성을 비교한 그래프로써, ○은 본 발명에 따른 강을, △은 종래 기술에 따른 강을 나타내며,

제2도는 본 발명에 따른 강과 종래 기술에 따른 강의 드릴가공시의 기계가공성을 비교한 그래프로써, ○은 본 발명에 따른 강을, △은 종래 기술에 따른 강을 나타낸다.

본 발명은 기어의 제조시 고능률 가공이나 초정밀가공시 요구되어지는 기계가공성이 우수한 기어제조용 강에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 강재의 합금성분을 감소시켜 소지부 강도를 저하시키고 탄화물을 줄여 기계가공성을 향상시킨 기어제조용 강에 관한 것이다.

종래의 기어제조용 강은 열처리 경화능 및 강도향상을 목적으로 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 합금원소를 첨가하여 제조함으로써 압연상태강도를 향상시키고 결과적으로 절삭공구 수명을 단축시켰다.

따라서, 이러한 소재를 사용하는 기어가공시에는 이송량과 절삭속도를 줄임으로써 대처하였는데 이로 인하여 가공생산성이 저하되었으며 특히 고능률 가공이나 초정밀 가공시 문제가 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 니켈, 크롬 또는 몰리브덴을 생략하거나 감소시키는 대신 S의 양을 증가시켜 가공성을 향상시킴과 동시에 B을 첨가함으로써 열처리 경화능을 향상시켜 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기어제조용 강을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강은 중량%로 0.25~0.55%의 C, 0.35% 이하의 Si, 0.5~1.0%의 Mn, 1% 이하의 Cr, 0.015~0.05%의 S, 0.030% 이하의 P, 0.03% 이하의 Al, 0.05% 이하의 Ti, 0.0005~0.003%의 B 및 나머지는 Fe와 제조시 불가피하게 함유되는 불순물로 구성된다.

이하 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기어제조용 강은 조성비가 중량%로 0.25~0.55%의 C, 0.35% 이하의 Si, 0.5~1.0%의 Mn, 1% 이하의 Cr, 0.015~0.05%의 S, 0.03% 이하의 P, 0.03% 이하의 Ti, 0.0005~0.003%의 B 및 나머지는 Fe와 제조시 불가피하게 함유되는 불순물로 구성되는 강으로서, 여기서 상기한 각 원소들의 성분조성을 한정하는 이유는 다음과 같다.

상기 C는 원하는 강도와 경도를 얻는데 필수적인 성분으로서 경화능을 향상시키기 위해 첨가되는데 기어가 충분한 강도를 가지려면 0.25%이상 함유되어야 하지만 지나치게 많이 함유되면 기계가공성과 인성이 저하되므로 0.55%내로 제한하며 보론(Boron)처리효과를 최대로 발휘시키려면 0.35%내로 하는 것이 바람직하다. 좀 더 바람직한 C의 함량은 0.27~0.32%이다. 또한 기계가공성은 탄소량이 적을수록 유리하므로 실제 적용시에는 강도허용범위 내에서 최소로 하는 것이 바람직하다.

상기 Si는 제강중 탈산효과를 나타내는 것으로 0.35% 이하이면 가능하며, 좀 더 바람직한 Si의 함량은 0.2~0.3%이다.

상기 Mn은 강도향상을 위해 첨가하나 지나치게 많으면 기계가공성이 저하되므로 1.0% 이하로 제한하며, 좀 더 바람직한 Mn의 함량은 0.51~0.8%이다. 상기 Cr은 기어류의 강도확보에 유리한 원소로써 첨가되나 지나치게 많이 함유되면 가공성을 저하시키므로 1.0% 이하로 제한한다. 좀 더 바람직한 Cr의 함량은 0.51~0.75%이다.

상기 S와 P는 제강중 필수적으로 잔류하게 되는 성분으로서 P는 충격치를 저하시키므로 0.03% 이하, 좀 더 바람직하게는 0.01~0.02%로 제한하나, S는 기계가공성 확보를 위해 필요한 성분이므로 0.015% 이상으로 하나 지나치면 충격치 및 열강단조시 불양원인이 되므로 0.05% 이하로 제한한다. 좀 더 바람직한 S의 함량은 0.02~ 0.03%이다.

상기 Al은 탈산작용 및 탈질작용을 위해 B처리시에는 필수적으로 첨가되나 지나치게 많이 첨가되면 인성이 저하되고 기계가공성이 떨어지므로 0.03% 이하로 제한한다. 좀 더 바람직한 Al의 함량은 0.01~0.02%이다. 상기 Ti는 결정미세화 및 탈질작용을 하므로 B처리시 필수적으로 첨가되나 지나치게 많이 첨가되면 인성 및 기계가공성이 저하되므로 0.05% 이하로 제한한다. 좀 더 바람직한 Ti의 함량은 0.01~0.03%이다.

상기 B는 합금강에서 합금원소들의 역할을 대신하면서도 기계가공성을 저하시키지 않으므로 특히 열처리 후 강도요구시 0.0005% 이상 첨가하나 0.003% 이상이 되면 그 이상의 효과는 없고 오히려 편석으로 인성이 저해되므로 이를 제한하는바 좀 더 바람직한 B의 함량은 0.002~0.0025%이다.

이하 본 발명에 따른 기어제조용 강의 구체적인 예와 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상술하면 다음과 같다.

일반적으로 합금원소를 강에 첨가하면 강조직중에서 페라이트(Ferrite)의 경도를 높이고 탄화물을 형성시켜 강이 경화되며 열처리 변태특성을 변화시켜 열처리시 베인나이트(Bainite)를 형성시키는데, 상기 베인나이트 조직은 가공성을 저하시킨다. 강중에서 합금원소가 절삭공구를 마모시키는 정도는 탄소당량으로써 비교가 가능한데 합금원소가 많이 들어갈수록 고탄소강과 같이 가공이 어려워진다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 제1도의 그래프는 선삭가공시 종래의 합금강이 본 발명에 의한 강보다 기계가공성이 떨어지는 것을 보여주며, 제2도의 그래프는 드릴가공시 종래의 합금강이 본 발명에 의한 강보다 기계가공성이 떨어지는 것을 보여준다. 상기 도면들에 있어서, 절삭조건은 하기 표 1과 같다.

각각의 소재에 대한 화학성분은 하기 표 2와 같다. 본 발명에 따른 기어제조용 강이 기존의 합금강보다 기계가공성이 우수한 이유는 합금이 적어 탄소당량이 떨어지기 때문이다. 그러나, 합금의 양이 적어지면 열처리 특성등 강도가 떨어지게 되는데, 본 발명에서는 보론을 탄소당량에 영향을 주지 않을 정도로 미량 첨가하므로써 상기 문제점을 극복하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기어제조용 강은 기존의 합금강에서 기계가공성을 저해하는 합금원소를 생략하거나 감소시키고 S와 같이 가공성을 향상시키는 원소를 더욱 첨가함으로써 기어의 이빨가공 등 고능률가공이나 초정밀 가공이 더욱 요구되어지는 기계가공시 그 절삭성을 향상시켰으며 합금원소 생략으로 인한 강도의 부족은 소량의 B을 첨가함으로써 기계가공성을 저하시키지 않으면서 강도를 향상시켜 각종 기어 및 기계부품제조시 공구수명의 연장, 불량률감소 등으로 생산성을 향상시켜 제조 비용을 줄일 수 있는 소재이다.

Claims (1)

1. 중량%로 0.25~0.55%의 C, 0.35% 이하의 Si, 0.5~1.0%의 Mn, 1% 이하의 Cr, 0.015~0.05%의 S, 0.03% 이하의 P, 0.03% 이하의 Al, 0.05% 이하의 Ti, 0.0005~0.003%의 B 및 나머지는 Fe와 제조시 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어제조용 강.